（计算机应用技术专业论文）multiprotocol+label+switching（mpls）traffic+engineering+and+its+strategy.pdf

摘要 近年来，因特网业务增长迅猛。随之，i p 网络中承载运输的数据流量也由此急速 增长；因此有效的管理分配网络中的资源以提供用户可靠或可接受的性能变的越来 越重要。多协议标签( m p l s ) 交换技术，就是针对为解决这一问题而提出的一种 技术。 目前多数网络服务商为解决这一现象使用了流量工程( t r a 维c e n g i n e e r i n g ) 技术。流 量工程的目标是最优化运行网络的资源使用。 本文提出了一个新的路由算法一k - a l g o r i t h m 。它不同于其他路由算法，比如 d o r a ( d y n a m i co n l i n er o u t i n ga l g o r i t h m ) 的一个重要特性是该算法通过扩展最短 路径优先算法可以获得多条从目的到源的传输路径。同时本算法把关键路径的存在 考虑在内。 在o p n e t 中的仿真结果表明，相对d o r a 算法，本算法在吞吐量上有一定提高。 关键词：m 纠s ，流量工程，算法o p n 盯 i n t e r a c tg r o w t hi nr e c a n tt i m e sh a sb e e nv e r yi m p r e s s i v e a st h ea m o u n to f d a t ab e i n g c a r r i e do ni pn e t w o r k sg r o w s ；m a n a g i n gn e t w o r kr e s o u r e e st oe n s u r er e l i a b l ea n d a c c e p t a b l ep e r f o r m a n c eb e c o m e si n c r e a s i n g l yi m p o r t a n t m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g p r o t o c o l ( m p l s ) i st h es o l u t i t ot h ep r o b l e m o n eo ft h et e c h n i q u e st h a ta r cb e i n gu s e db ym a n yi n t e r a c ts e r v i c ep r o v i d e r so s p s ) t o a c h i e v et h i sg o a li st r a f f i ce n g i n 吲 i n g t r a f f i ce n g i n c 喇n gr e f e r st ot h eo p t i m i z a t i o no f o p e r a t i o n a ln e t w o r k s 1 1 把i d e ai st ou e x i s t i n gr c s o t l g c 髂m o s te f f e c t i v e l y w h i c hi s c o m p l e m e n t a r yt od i m e n s i o n i n g , w h e r e0 1 1 0a d d s 佗s o u 翳t om e e tt h er e q u i r e m e n t sf o r s e r v i n gc u s t o m c i sp r o p e r l y i nt h i st h e s i san c wr o u t i n ga l g o r i t h m ，n a m e dk - a l g o r i t h mi sp r o p o s e d o n eo ft h e s p c c i f i c i t i e so ft h ek a l g o r i t h mi st h a t , u n l i k ec e r t a i na l g o r i t h m sl i k ed o r a ( d y n a m i c o n l i n e r o u t i n ga l g o r i t h m ) c o m p u t e s a l lt h ep o s s i b l ep a t h sb c t w = ns o u r c ea n d d e s t i n a t i o nb ye x p a n d i n gt h ew e l lk n o w ns h o r t e s tp a t hf i r s ta l g o r i t h m a l s ot h ec o n c e p t o f c r i t i c a ll i n k si st a k e ni n t oa c c o u n ti n t h i sa l g o r i t h m i t s i m p l e m e n t a t i o ni no p n e ts h o w st h a ti tp e r f o r m sb e t t e r , i nt e r m so ft h r o u g h p u t s t h a nt h ed o r aa l g o r i t h m k c yw o r d s ：m hs ，t r a f f i ce n g i r w e r i n g ，a l g o r i t h m ，o p h l = t l 瑙t o f n g u r e s f i g 1 ie x a m p l eo f n e t w o r k u s i n g o s p f f i g 1 2t h r o u 曲p u tb e t w e e nl s r la n dl s r 2 5 f i g 1 3t h r o u g h p u tb e t w e e nl s r la n dl s r 4 5 f i g 2 ，im p l sn e t w o r k 1 0 f i g 2 2m p l sl a b e lf o 哪a t 1l f i g 2 3c o n s t r a i n t b a s e dr o u t i n g “”1 3 f i g 2 4d i f f b r e n tc o m p o n e n t si nc o n s t r a i n t b a s e dr o u t i n g 1 4 f i g 2 5e x a m p l eo f n e t w o r ki nw h i c hm p l si se n a b l e d 1 7 f i g 2 6t h r o u g h p u tb e t w e e nl s r la n dl s r 4 f i g 2 7t h r o u g h p u tb e t w e e nl s r la n dl s r 3 4 + 。 f i g 2 8m p l sb a s i co p e r a t i o n + “1 7 1 9 f i g 2 9i i l u s t r a t i o no f c s p fo p e r a t i o n 2 1 f j 2 1 0d i f 诧r e n tp r o c e s s e sp a r t i c i p a t i n gi nl s pe s t a b l i s h m e n t 2 4 f j g2 1 1i m p o r l a n c eo f 0 s p fe x t e n s i o n 2 6 f i g 2 1 2r s v po p e r a t i o n “2 8 f i g3a m p lo p e r a t i o n r r r - ，t t ，一4 2 f i g 4 1n e t w o r km o d e i 4 3 f i g 4 2d i s t r i b u t i o na f t r a 确ef l o w 4 4 f i g 4 3o v e r v i e wo f d i f i e r e n tm o d e l si oo p n e t 4 4 f i g4 4n e t w o r kt h r o u g h p u t su s i n gk a l g o f i t h m 一“4 7 f j g ，4 5n e t w o r kt h r o u g h p n t su s i n gd o r aa l g o r i t h i n 4 7 v u s to f t a b l e s t a b l e2 ，1o p e r a t i o n l = ，e r f o r m e d b y t h e i n g r e s sr o u t e r t a b l e2 2l i n ka t t r i b u t e s r - - 2 0 t a b l e2 3r s v p - e x t e n s i o nf b rt ep u r p o s e 3 0 加p l s i g p l s p l e r l s r 距c o s p f c s p f l s d b e r r s v p o p n e t a m p l t e 棚p l s 堀 o s p f t e l d p i p i s p q o s d i f f s e r v s l a l s a t l v d o r a m l r a f c m i j s ro fa i ：r o n y m s m u l t i n 廿t o c o ll a b e ls w i t c h i n g i n t e r i o rg a t e w a yp r o t o c o l l a b e ls w i t c h e dp a t h l a b e le d g er o u t e r l a b e ls w i t c h e dr o u t e r f o r w a r d i n ge q u i v a l e n c ec l a s s o p e ns h o r t e s tp a t hf i r s t c o n s t r a i n ts h o r t e s tp a t hf i r s t l i n ks t a t ed a t a b a s e e x p l i c i tr o u t e r e s o u r c el e s e r v a t i o np r o t o c o l o p t i m a ln e t w o r ke n g i n e e r i n gt o o l s am a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n gl a n g u a g e t | 毓黼ce n g i n e e r i n g m p l s - e x t e n s i o nf o rt r a f f i ce n g i n e e r i n g o s p f - e x t e n s i o nf o rt m 矗i ce n g i n e e r i n g l a b e ld i s t r i b u t i o np r o t o c o l i n t e r n e tp r o t o c o l i n t e m e ts e r v i c ep r o v i d e r q u a l 酊o f s e r v i c e d i f f e r e n t i a t e ds e r v i c e s s e r v i c el e v e la g r e e m e n t l i n ks t a t ea d v e r t i s e m e n t t y p e - l e n g t h - v a l u e d y n a m i co n l i n er o u t i n ga l g o r i t h m m i n i m u mi n t e r f e r e n c er o u t i n ga l g o r i t h m f l o wc o n t r o lm o d e l v i i 1w o u l dl i k et ot h a n km yf a t h e rn i e k e l e - m a u r i c e , m ym o t h e r m o u k i e t o uo d e t t ea n dm yu n c l en x o 3 0 - 献a z o u j i c am i c h e l t h e yo r em y s o u r c eo fi n s p i r a t i o n m yi o t eg r a n df a t h e rm a k e l ej e a n m yg r a n d m o t h e rk o n g oa g n e s , o u dm yu n c l em a z o u c k ad i d a c ed 偿 e n j o i n e di nm ya p p r e c i a t i o n m yt h a n k sa l s og ot om ys u p e r v i s o rp r o f e s s o rj i n gc a 0f o rh i s i n v a l u a b l es u p p o r ta n d g u i d a n c e x i e x i ec o ol a o s h i ls i m i l a r l y , ia l s o w o u l dl i k et ot h a n kt h ec h i n e s eg o y e r n m e n tf o ri t sf i n a n c i a ls u p p o r t u n d e rt h ea u s p i c e so ft h ec h i n as c h o l a r s h i pc o u n c i ld u r i n gt h ep e r i o do f m ys t u d y 动t h i sr e g a r d , i ma p p r e c i a t i v eo ft h eo p p o r t u n i t i e sg i v e nt o m e6 ym yc o u n t r yt op u r s u ep o s t g r a d u a t es t u d i e si nc h i n a 朋yg r a t i t u d eg o e st om yf r i e n d sa n d b r o t h e r sm r p a t r i c km o i w ok o r j i e f r o ms i e r r al e o n ea n dd o c t o ro t a c h em a r t i n sf r o mn i g e r i a t om y c h i n e s ef r i e n d sa n dc o l l e a g u e s , e s p e c i a l l ym r h a np i n ga n dm r x un i n g f i n a l l y , t h a n k st oa l lt h o s ew h ok n o w i n g l yo f u n k n o w i n g l yi n s p i r e dm et o p e r s e v e r ea n do b o y eo i lt h el o r da l m i g h t yf o rh i sb l e s s i n gi nt h ef a c eo f o l lt h eo d d s b a c k g r o u n da n ds c o p e 1 1i n t r o d u e t i 0 1 1 t h eo v e r w h e l m i n gg r o w t ho ft h ei pn e t w o r k ss e tn e wc h a l l e n g e st ot h en e t w o r k i n g c o m m u n i t y t h ei pp r o t o c o lw a sn o td e s i g n e dt op r o v i d eag u a r a n t e e dq u a l i t yo f s e r v i c e ( q o s ) a sar e s u l t , d e g r a d a t i o no ft h r o u g h p u t , l o n gd e l a y , a n dp a c k e tl o s s e so c 沁u i o c c 嬲i o n a l l yi ni pn e t w o r k s i ns u c hs i t u a t i o n s , m i n i m i z i n gt h ee f f e c t so fc o n g e s t i o nb y o p t i m i z i n gt h ep 耐o r m a n c eo ft h eo p e r a t i o n a ln e t w o r k sb c c o m 髂m o r ec r i t i c a l t o e n h a m et h ep e r f o r m a n c eo fo p e r a t i o n a ln e t w o r k sh a sb e e nt ot h ed e v e l o p m e n to f m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ( m p l s ) ，d e v e l o p e db yt h ei n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s k f o r c e ( i e t f ) , i sa r le m e r s i n gt e c h n o l o g yt h a tp r o v i d e sq o s a sw e l l 舔t ef e a t u r e si ni p n e t w o r k s1 1 1i tr e d u c e st h ec o m p l e x i t yo fp a c k e tf o r w a r d i n gi nt h ei pn e t w o r k s ，a n d a c h i e v e st h e s i m p l i f i e d c o n n e c t i o n - o r i e n t e df o r w a r d i n gc h a r a c t e r i s t i c so fl a y e r2 s w i t c h i n gt e c h n o l o g i e sw h i l er e t a i n i n gt h ee q u a l l yd e s i r a b l ef l e x i b i l i t ya n ds e a l a b i l i t yo f l a y e r3r o u t i n g 嘲t h et r a f f i ce n g i n e e r i n gf r e ) i nm il sn e t w o r k so f f e r ss e r v i c e p r o v i d e r sam e a n sf o rp e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o na n db a n d w i d t hp r o v i s i o n i n g m p l s p r o v i d e s n a t i v et ec a p a b i l i t i e st h a tc a l li m p r o v en e t w o r ke f f i c i e n c ya n ds e r v i c e g u a r a n t e e s t h e s em i l st ec a p a b i l i t i e sb r i n ge x p l i c i tm u t i n g , c o n s t r a i m b a s e dr o u t i n g , a n db a n d w i d t hr e s e r v a t i o nt om i l sn e t w o r k sa g a i n s tt h i s b a c k g r o u n dm i n i m i z i n g c o n g e s t i o ni s 口c e n t r a l g o a lo f t r a f f i ce n g i n e e r i n g c o n g e s t i o nt y p i c a l l yo e e u l 暑u n d e rt h ef o l l o w i n gs c e n a r i o s ： 1 ) w h e n n e t w o r k r e s o u r c 6 络a r e i n s u f f i c i e n t o r i n a d e q u a t e t o h a n d l e o f f e r e d l o a d ， 2 ) w h e nt r a f f i ci si n e f f i c i e n t l ym a p p e do n t or e s o u r c e s , c a u s i n gs u b s e t so fr e s o u r c e st o b e c o m eo v e r - u t i l i z e dw h i l eo t h e r sr e m a i nu n d e r u t i l i z e d c o n g e s t i o np r o b l e mr e s u l t i n g f r o mi n s u f f i c i e n to fi n a d e q u a t er e s o u r c e sc a nb ea d d r e s s e db y ：a u g m e n t i n gn e t w o r k c a p a c i t y ，o rm o d u l a t i n g , c o n d i t i o n i n g , o rt h r o t t l i n gt h ed e m a n ds ot h a tt h et r a f f i cf i t so n t o t h ea v a i l a b l ec a p a c i t y ( c 昏u s i n gp o l i c i n g , f l o wc o n t r o l ，l i n ks c h e d u l i n g , a n dq u e u e m a n a g e m e n t ) c o n g e s t i o np r o b l e m sr e s u l t i n gf r o mi n e f f i c i e n tm a p p i n go ft r a f f i co n t o r e s o u r c e sc a nb ea d d r e s s e db y i n c r e a s i n gt h ee f f i c i e n c yo fr e s o u i p ：ea l l o c a t i o n a n e x a m p l eo f t h i si n c r e a s e de f f i c i e n c yo f r e s o u r c ea l l o c a t i o nw o u l d b et or o u t es o m e 汹c a w a yf r o mc o n g e s t e dr e $ o u r c 船t or e l a t i v e l yu n d o u t i l i z e do n e s 1 2l i t e r a t u r er e v i 州 1 2 1 t e i n i g p s a ni g p ( i n t e r i o rg a t e w a yp r o t o c 0 1 ) i sap r o t o c o lf o re x c h a n g i n gm u t i n gi n f o r m a t i o n b c t w e e ng a t e w a y s ( h o s t sw i t hr o 哟r s ) w i t h i na na u t o n o m o u ss y s t e ma s ( f o re x a m p l e ，a s y s t e mo fc o r p o m t el o c a la r e an e t w o r k s ) t h em u t i n gi n f o r m a t i o n c a l lt h e nb eu s e db y t h ei n t e n 硷tp r o t o c o lo p ) o ro t h e rn e t w o r kp r o t o c o l st os p e c i f yh o wt o r o u t e t r a n s m i s s i o n s t h e r ea t w oc o m m o n l yu s e di g p s ：i n t e r m e d i a t es y s t e m i n t e r m e d i a t e s y s t e m ( i s i s ) a n dt h eo p e n s h o r t e s tp a t hf i r s t ( o s p np r o t o c 0 1 1 2 1 1o v e r v i e wo f o s p f t h eo s p fr o u t i n gp r o t o c o li so n eo ft h em o s tc o m m o n l yu s e di n t e r i o rg a t e w a y p r o t o c o l si nt o d a y si pn e t w o r k st h a tu s es h o r t e s tp a t h sf o rr o u t i n gt h ep a c k e t s ，a n d a p p l y i n gt h ee q u a l - c o s tm u l t i p a t h ( e c m p ) i s ! p r i n c i p l et oc o p ew i t hm u l t i p l es h o r t e s t p a t h s o s p fi sal i n k - s t a t eb a s e dr o u t i n gp r o t o c o ld e v e l o p e di n1 9 8 8b yo s p fw o r k i n g g r o u po f t b e i e t f t h em a i nf u n c t i o no f o s p fi st od i s t r i b u t el i n ks t a t ei n f o r m a t i o na c r o s st h en e t w o r k s o t h a te a c hn e t w o r ke l e m e n ti sa b l et om a k er o u t i n gd e c i s i o n sb a s e do n ac o n s i s t e n tv i e wo f t h en e t w o r kt o p o l o g y t h ep a c k e tr o u t i n gm e c h a n i s mi st h e r e f o r er e l a t i v e l ys i m p l e ，a n d c a n e s s e n t i a l l yb es u m m a r i z e da sf o l l o w s ：a l lt h ep a c k e t sa r r i v i n ga ta l li n t e r m e d i a t en o d e ta n dd e s t i n e df o rn o d eu 辨d i r e c t e dt ot h en e x th o pa l o n gt h es h o r t e s tp a t hf r o mtt ol l ， r e g a r d l e s so f t h ep a c k e t s o r i g i n a t i n gn o d e s i ft h e r ea r cm o r et h a no n el i n k so u t g o i n g f r o mn o d eta n db e l o n g i n gt ot h es h o r t e s tp a t h sf r o mtt oi 1 , t h e nt h et r a f f i ci sd i s t r i b u t e d e v e n l ya m o n gt h e s el i n k s o s p fu s e sd i j k s t r a ss h o r t e s tp a t hf i r s t ( s p f ) s e a r c ha l g o r i t h mt or o n t et h ed e m a n d a s al i n ks t a t er o u t i n gp r o t o c o l ，o s p fa l l o w se a c hp a r t i c i p a t i n gr o u t e rt os e n dl s a s ，w h i c h c o n t a i ni n f o r m a t i o na b o u tt h es t a t eo fi t si n t e r f a c e s , t oa l lo t h e rr o u t e r sw i t h i nt h es 枷e a s 2 e x a m p l e so fs u c hi n f o r m a t i o na r et h er o u t i n gm e t r i c sa n dt h ei pa d d r e s s e so fa t t a c h e d i n t e r f a c e s e a c hr o u t e rd i s t r i b u t e si t sl o c a ls t a t et h r o u g h o u tt h ea su s i n gaw e l l k n o w n t e c h n i q u ec a l l e df l o o d i n g t h ek e y st ou n d e r s t a n d i n gh o w t h i sw o r k sa g oa sf o l l o w s ： 1 s h a r i n gk n o w l e d g ea b o u tt h en e i g h b o r h o o d ：e a c hr o u t e ts e n d st h es l f , u t eo fi t s n e i g h b o r h o o dt oe v e r yr o u t e ri nt h ea r e a 2 s h a r i n ge v e r yo t h e rr o u t e r ：e a c hr o u t e rs e n d st h es t a t eo fi t sn e i g h b o r h o o dt oe v e r y o t h e rr o u t e ri nt h ea l 钆i td o e ss ob yf l o o d i n g , ap r o c e s sw h e r e b yar o u t e rs e n d si t s i n f o r m a t i o nt oa l lo fi t sn e i g h b o r s ( t h r o u g ha l lo fi t so u t p u tp o r t s ) e a c hn e i g h b o rs c r g l $ t h ep a c k e tt oa l lo fi t sn e i g h b o r s a n ds oo i le v e r yr o u t e rt h a tr e c e i v e st h ep a c k e tt 圮1 1 d 8 c o p i e st oe a c ho fr sn e i g h b o r s e v e n t u a l l ye v e r yr o u t 凹( w i t h o u te x c e p t i o n ) r e c e i v e sa c o p yo f t h es 啪ei n f o r m a t i o n 3 s h a r i n gw h e nt h e r ei sac h a n g e ：e a c hr o u t e r s h a r e st h es t a t eo f i t sn e i g h b o r h o o d o n l yw h e nt h e r ei sac h a n g e t h ei d e ab e h i n dl i n ks t a t er o u t i n gi st h a te a c hr o u t e r s h o u l dh a v et h ee x a c tt o p o l o g yo f t h en e t w o r ka te v e r ym o m e n tt or l 龇- te f f i c i e n t l y t oc h a n g e s f r o mt h i st o p o l o g y , ar o u t e rc 觚c a l c u l a t et h es h o r t e s tp a t hb e t w e e n i t s e l f a n de a c hn e t w o r k t h et o p o l o g yh e r em e a n s g r a p hc o m i s t i n go f n o d e s a n d e d g e s t os h a r ei n f o r m a t i o na b o u ti t sn e i g h b o r s e a c he n t i t yd i s t r i b u t e sl i n ks t a t e a d v e r t i s e m e n t ( l s a ) a nl s a a n n o l l n c e st h es t a t e so f e n t i t yl i n k i no s p f p r o t o c o lf i v ed i f f e r e n tl s a sa r cd e f i n e d ： ， r o u f p rl i n k ：d e f i n e st h el i n k so fat r u er o u t e r at r u er o u t e ru s e st h i sa d v e r t i s e m e n tt o a n n o u n c ei n f o r m a t i o na b o u ti t se m i r el i n k sa n dw h a ti sa tt h eo t h e rs i d eo ft h el i n k ( n e j g h b o r s ) n e t w o r kl i n k ：d e f i n e st h el i n k so f t h en e t w o r k ad e s i g n a t e dr o u t e rd i s t r i b u t e st h i st y p e o f l s a s u m m a r y l i n kt on e t w o r k ：r o u t e rl i n ka n dn e t w o r kl i n ka d v e r t i s e m e n t sf l o o dt h ea r e a w i t hi n f o r m a t i o na b o u tt h er o u t e rl i n k sa n dn e t w o r kl i n k si n s i d et h ea r e a b u tar o u t e r m u s ta l s ok n o wa h o mt h en e t w o r k so u t s i d ei t sa r e a , a n dt h ea r e ab o r d e rr o u t e r sc a n p r o v i d et h i si n f o r m a t i o n s u m m a r yr i n kt oa sb o u n d a r yr o u t e r ：t h ep r e v i o u sa d v e r t i s e m e n tl e t se v e r yr o u t e r k n o wt h ec o s tt or e a c ha l lo f t h en e t w o r k si n s i d et h ea s i f t h er o u t e ri n s i d ea na r e aw a n t s 3 t os e n dap a c k e to u t s i d et h ea st h es u m m a r yl i n kt oa sb o m l 蛳r o u t e rp r o v i d e st h i s i n f o r m a t i o n e x t e r n a ll i n l ca l t h o u g ht h ep r e v i o u sa d v e r t i s e m e n tl e t se a c hm u t e rk n o wt h er o u t et o a na sb o u n d a r ym u t e r , t h i si n f o r m a t i o ni sn o te n o u g h ar o u t e ri n s i d ea na sw a n t st o k n o ww h i c hn e t w o r k sa l ea v a i l a b l eo u t s i d et h ea s